千克这个单位是怎么来的?

Question

千克这个单位是怎么来的?

Answer 1

【度量单位】之“千克”的由来
千克,(符号kg)为国际单位制中量度质量的基本单位,千克也是日常生活中最常使用的基本单位之一.一千克的定义就是国际千克原器的质量,几乎与一升的水等重.千克是唯一一个有国际单位制词头的基本单位,也是唯一一个仍然使用人工制品作定义的国际单位（其他单位都用基础物理特性作定义,以便于在不同的实验室内复制）.
早期定义
1795年4月7日,克在法国被规定为相等于“容量相等于边长为百分之一米的立方体的水于冰熔温度时的绝对重量”.由于商贸一般涉及的质量远比一克大,又由于以水为标准的质量既不方便又不稳定,所以为了商业法规必需制造出质量水定义的实化仪.于是,人们制造了一个临时的质量标准：一块金属人工制品,质量为克的一千倍——千克.
同时,准确判定一立方分米（一升）的水质量的工作也展开了.虽然千克定义规定的水温0 °C是非常稳定的温度点,但是科学家们经过多年的研究决定于1799年在定义中改用水最稳定的密度点,也就是水达到最大密度时的温度,当时的量度结果为4 °C他们断定在最大密度时一立方分米的水相等于4年前临时千克标准目标质量的99.9265%.同年,也就是1799年,人们制造出一块纯白金的原器,其目标就是原器质量会相等于（当时科学上许可地尽量接近）4°C时一立方分米的水.该原器于六月被呈上国家档案局,并于1799年12月被正式定为“档案局千克”（Kilogramme des Archives）,而一千克的定义就相等于其质量.这个标准维持了九十年.
国际千克元器
十九世纪七十年代,法国政府赞助了一系列的会议.人们在这些会议上意识到应该使用铂铱合金而不是纯铂来制作千克原器.
1875年5月20日,17个国家在法国巴黎签署米制公约,建立公制体系（这一体系以后发展为国际单位制体系）.该公约产生了国际计量大会、国际计量委员会和国际计量局三个组织.
1879年,人们制造了一批使用铂铱合金的千克标准砝码,其形状是高度和直径均为39.17mm的直立圆柱体,经仔细调校,符合自18世纪法国大革命以来“千克”的重量,并于10年后被采纳,成为国际千克原器.
自1889年以来,“千克”这一重量是由放在法国巴黎国际度量衡局（BIMP）的一个铂铱合金（90%的铂,10%的铱）圆筒所定义.
图为保存在法国档案局的千克砝码原器
重新定义
国际千克原器被放置在巴黎市郊的地下室内,人们一直认为这一合金的质量不会改变.实际上,到了1992年,国际千克原器的质量就发生了变化.经与其他“千克”原器相比,国际千克原器变化了约50微克,相当于一个直径0.4毫米的小沙粒.BIPM质量部主管艾伦·皮卡德说：“确切地说,我们无法确定它的质量是多了还是少了.这一变化可能是由于表面影响,失去了表面原子或结合了污染物.”
鉴于此,科学家正研究以更稳定的量子力学常数——普朗克常数h取代物体,重新对“千克”下定义,并尽快达成200年来科学界寻求用稳定数字来统一度量制度的目标.物理常量普朗克常数反映的是量子力学中能量子的大小,每一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为普朗克常数.将这一等式与更加著名的E=mc2结合在一起,科学家们就可以据此定义质量了.
据国外媒体报道,鉴于国际千克原器质量的变化给物理学家带来了巨大的理论挑战,尤其是对那些需要精确测量的复杂实验而言,因此,在2009年10月21日召开的第24届国际计量大会上,国际单位委员会决定淘汰千克原器,用基于普朗克常数h的数值来代替“千克”.
大会还表示,在2014年之前“将不会采用这一常数”,此前还将通过实验评估测量技术的精确性,以确保相对不确定度在20/109以内.使今后若用普朗克常数来定义“千克”这一单位,日常生活不会受到任何影响,比如要买500毫克阿司匹林、半公斤胡萝卜或一艘5万吨的游船,千克仍然是千克.然而,这一变化却会立即对专业实验室的高精检测产生重大影响.
单位换算
1 千克 = 0.001公吨
1 千克 = 1,000 克
1 千克 = 1,000,000 毫克
1 千克 = 1,000,000,000 微克
1千克=2斤
1千克=20两